Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Добавка графита, сульфидов, окислов, карбидов, галоидных и интерметаллических соединений позволяет использовать сплавы на основе алюминия для изготовления деталей двигателей внутреннего сгорания [371J и в узлах трения, работающих без смазки. Введение MoS2 в поры алюминиевого материала обеспечивает получение в начальный период работы одинакового коэффициента трения при трении на воздухе, азоте и вакууме. При дальнейшей эксплуатации коэффициент трения понижается при трении в вакууме и азоте и возрастает на воздухе [928].
Значительно улучшает свойства алюминиевых сплавов графит, который вводится в состав материалов, используемых в режиме самосма звівання (см. табл. 143, № 8, 9) [512] либо предназначенных для изготовления скользящих уплотнений, работающих в вакууме [621]. Однако такие материалы должны иметь высокую плотность, поскольку присутствие графита снижает их прочность (табл. 146) [119].
Таблица 146. Свойства графитизированных алюминиевых сплавов пористостью 5-10%
Характеристика АЖГрб-З А-МПО-З
Плотность, г/см3 2,6- -2,0 2,8- -2,9
аж кГ/мм2 14- ¦15 23- -24
ИВ% кГ/іш» 20- -24 30- -35
Лур кГм/см* (образцы без надреза) 0,4- -0,5
Коэффициент трения со смазкой 0,005—0,008
Допустимые нагрузки при V = 2—3 м/с, кГ/см2 40- -60 35- -50
Максимально допустимая рабочая температура, °С 100- -120 100- -120
Износостойкие материалы скользящих уплотнений (см. табл. 145, № 7) имеют плотность 2,47—2,7 г/см3, удельную прочность (отношение прочности ири изгибе к плотности) 12—18 по сравнению с 5,6 для сплава на основе меди плотностью 8 г/см3. По данным [655, 656], износостойкость алюминиевых сплавов в йолтора-два раза выше, чем известных сплавов на основе меди.
В подшипниковые сплавы на основе алюминия, работающие прп повышенных температурах, добавляют порошок твердого сплава состава :34-94 WC, 1-60 TiC и 5-6 Со или 35-75 TiC, 15-50 Ni, о 15 Со и 5—15 Cr [626]. Улучшение износостойкости, термостойкости и коррозионной стойкости спеченных алюминиевых подшипниковых
268
свяавов, содержащих марганец, магний, кремний, медь, хром, никель и железо, достигается добавлением 2—50% BN [210]. Прочность износостойких материалов повышается (до аИзг = 38 кГ/мм2) введением в алюминий или сплав на его основе дисперсных частиц окислов CaO и MgO в количествах соответственно 50—75 и примерно 10% [366]. Добавление до 50% PbO, SiO2 и других окислов позволяет создать подшипниковые-материалы на основе алюминия, магния и титана [865].
Легкие композиционные материалы с повышенным сопротивлением, схватыванию в условиях трения при недостаточной смазке и в паре с алюминиевыми сплавами получают за счет равномерного распределения металлизированных частиц графита в жидкой металлической матрице из алюминия, магния или цинка, в которой содержатся также нерастворимые в матрице окислы, карбиды, бориды и нитриды. Материал покрытия частин может быть из никеля, меди, кобальта, железа, алюминия,, пинка и их сплавов. Количество дисперсной фазы в матрице составляет 0.5—20.0 об.%. Равномерное распределение графита достигается введением 5—8% кремния [662].
Алюминий используют также для покрытия графитовых волокон или порошка с таким расчетом, чтобы его содержание составляло 30— Г»0%. Материал данной композиции на порядок превышает износостойкость материала, полученного пропиткой графитовых заготовок алюминием, и применяется для изготовления прокладок для роторов в двигателях Ванкеля [874].
Сплавы на основе титана характеризуются низкими антифрикционными свойствами. Онп склонны к значительной пластической деформации и схватыванию [316]. По данным [211], титан обладает в 15—30 раз худшей износостойкостью, чем латунь, бронза и стали типа 20X13. Его можно применять в паре с латунью или бронзой при малых нагрузках. Развитию процессов схватывания при легких режимах трения препятствует присутствие в титане карбида титана. В тяжелых режимах тренпя наличие хрома способствует образованию поверхностных износостойких структур за счет взаимодействия материала и внешней среды. Совместное влияние хрома и карбида титана расширяет область режимов устойчивого трения материала [448].
Высокая износостойкость и твердость деталей на основе титана достигаются диффузионным хромированием титана и его сплавов. В поверхностном слое при этом содержится 10—30% хрома и образуется структура устойчивой ?-фазы [842].
Материалы на основе тугоплавких металлов и соединений
Сохранение прочности и твердости при высоких температурах — характерное свойство металлов и сплавов на основе металлов IV—VI групп периодической системы элементов и их соединений с углеродом, бором, азотом, кремнием и кислородом. Повышенная прочность материала особенно важна при работе узлов трения в условиях высоких температур, скоростей скольжений, сопровождающихся разогревом, и абразивном действии среды.
Применение тугоплавких соединений, несмотря на их большую по сравнению с обычными металлическими сплавами стоимость и большие значения коэффициента трения, оправдывается в особых условиях работы вследствие их значительной износостойкости и хороших антизадпрных.
